基础工程设计张少.docx

基础工程设计张少.docx

《基础工程设计张少.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础工程设计张少.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基础工程设计张少

基础工程设计-张少

一、设计资料

二、选择桩型、桩长和截面尺寸

三、确定单桩竖向承载力特征值，确定桩数并进行桩的布置

四、桩身结构设计

五、桩基承载力验算

六、桩承台设计

一、设计资料

1.1建筑物资料

某高校学生公寓楼，上部结构为钢筋混凝土框架结构。

抗震设防烈度为7度,抗震等级为3级。

室内外高差为400mm柱底受竖向荷载为6240KN受弯矩为624KNm。

1.2岩土工程勘察资料

场地地下水类型为潜水，各钻孔混合地下水稳定水位埋深为1.2m，根据已

有资料，该场地地下水对混凝土结构和钢结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋不具有腐蚀性。

建筑地基的土层分布情况及各土层物理-力学指标见下表

序号

土层名称

重

度

r

KN/m'

压缩模量

地基承载力特征值fakkpa

预应力管桩极限承

载力标准

值kpa

冲钻孔桩极限承载力标准值

（kpa）

Es12

MPa

推荐值

qsik

qpk

qsik

qpk

（1

）

粉质

粘土

18.

1

4.

80

120

46

34

（2

）

淤泥

质土

15.

1

1.

93

45

22

18

（3

）

粉质

粘土

18.

9

5.

73

150

52

36

（4

）

淤泥

质土

16.

7

2.

91

50

24

18

（5

中细砂

18.

7.

150

52

38

）

5

50

（6

粉质

18.

6.

170

56

38

）

粘土

3

56

（7

淤泥

15.

3.

55

26

20

）

质土

5

53

12

（8

圆砺

20.

.0

280

86

800

68

24

）

0

0

0

00

残积

（9

砂质

17.

4.

200

70

850

58

26

）

粘性

5

43

0

00

土

全分

13

（1

化花

20.

.0

310

90

900

78

30

0）

岗岩

0

0

0

00

（1

强风

15

21.

.0

500

120

100

100

35

1）

化岩

0

0

00

00

二、选择桩型、桩长和截面尺寸

2.1选择桩型

因柱底荷载大，不宜采用浅基础，本设计用桩基础。

在对以上收

集资料进行分析研究的基础上，针对土层分布情况，考虑施工条件、设备和技

术等因素，决定采用摩擦桩以及挤土桩。

2.2选择承台埋深及桩的几何尺寸

本设计选择强风化花岗岩（11）作为桩端持力层。

桩型选用PHCt桩，桩身混凝土强度为C80,截面尺寸为直径400mm

由于地下水埋深为1.2m,选择承台埋深为2.0m。

桩端全断面进入持力层本设计取1m。

则工程桩入土深度为

h32.475.53.345353142.2m

桩基得有效桩长即为42.2-2.0=40.2m。

三、确定单桩竖向承载力特征值，确定桩数并进行桩的布置

3.1确定单桩竖向承载力

QukUpqsikliqpkAp=3.14X0.4x（46X0.5+22X2.4+52X7+24X5.5+52X3.3+56X4+26X5+86X3+70X5+90X3+1X120）+10000X3.14X0.22

=3891KN

Ra=3963/2=1946KN

3.2确定桩数并进行桩的布置

柱底受竖向荷载：

F=6240KNM=624KNm

初步估算桩数，由于柱子是偏心受压,

故考虑一定的系数，规范中建议取

1.1〜1.2，本设计取1.2即:

n九2Q2辭3*8

暂取n二4根。

桩距s=3bp=3X0.4=1.2m

承台长边：

a=2X（0.4+0.7）=2.2m承台短边：

b=2«0.4+0.7）=2.2m桩布置入下：

11

四、桩身结构设计

4.1吊装点

桩的截面尺寸为直径

400伽，桩长40.2m，采用3根10m和一根10.2m的桩

进行相接。

因各根桩的长度不大，桩的吊装及吊立时的吊立布置，采用同一

个位置。

吊装点为0.207L，0.568L和0.207L具体见下图:

（1）10m

（2）10.2m

4.2桩身结构设计计算

桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。

桩轴心受压时Q=1.2XRa=1.2X6240/4=1872KN

2

Apfcc=3.14>200X35.9X）.75=3381.78KN因为QApfcc，则符合要求。

这里的Q是扣除承台和其上土自重后，相应于荷载效应基本组合的单桩竖向力设计值。

打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%。

贝U

AS>0.8%X3.14X2002=1004.8mm2

配置6根HRB40C级直径为16mm勺钢筋，As1206mm2（符合要求）

A.桩身强度：

（cfcAfyAs）1.0（1.035.93.1420023601206）4943.2kNR

1280kN故满足要求

B.桩的箍筋计算：

可以按构造配筋①8@300As-100.6mm2

sv,min=0.24X2.22/210=0.254%

SV屠=（2>5°3）/（3・14>2002）=°32%>SV'min满足要求

五、桩基承载力验算

5.1桩顶荷载

荷载取柱的Nmax组合：

F=6240kN,M=624kN*m

承台高度为1.1m厚，荷载作用于承台顶面。

桩基设计安全等级为乙级，建筑物的重要性系数0二1.0.

20+24F+G6240+20*2.2*2.2*（）

Qk=——=2=1613.24KN

n4

Qik

Fk+Gk

n

Mykxi624X07

土尸=1613.24土vx0^

=1613.24KN±222.86KN

5.2单桩承载力验算

Qk=1613.24KN

YQkmax=1.0X1836.10KN<1.2Ra=2335.2KN

Qkmin=1390.38KN>0

不论桩周土的类别如何，单桩的竖向受震承载力均可提高25%对于抗震设防区必须进行抗震验算的桩基，可按下列公式验算单桩的竖向承载力：

Qk=1613.24KN<1.25Ra=2432.50KN（符合）

Qkmax=1836.10KN<1.5Ra=2919.0KN（符合）

5.3群桩沉降计算

对摩擦桩应进行桩基沉降计算。

soS

采用长期效应组合的荷载标准值进行桩基础的沉降计算，采用应力面积法计算

最终沉降量。

竖向荷载标准值F=6240kN

=1333.25kpa

基底处压力P=^^=6240+2°沱2皿沦2

A2.2X2.2

基底自重压力Yd=18.1X.2+8.1X1.0=31.72kpa

基底处的附加应力P0=PYd=1333.2531.72=1299.91kPa

根据b=2.2查表得z0.6m

基础沉降量计算如

F表:

Z（m）

!

b

zb

i

z

iZii1Zz■

Esi

（kPa）

1

si/mm

si/mm

0.0

0

1.0

0

1

0

1.

1.0

0.9

0.9

0.90

0.9008

48

244.

244.30

0

1

008

08

00

30

3.

1.0

3.0

0.5

1.70

0.8047

19

544.

788.80

4

9

024

82

30

501

10

1.0

9.4

0.1

2.06

0.3552

57

80.6

869.48

.4

5

984

34

30

8

15

1.0

14.

0.1

2.12

0.0624

29

27.9

897.39

.9

45

337

58

10

1

16

1.0

15.

0.1

2.13

0.0077

75

1.34

898.73

.5

00

293

35

00

计算沉降量

S=898.73mm

因为z厚度范围的土层计算沉降量为：

1.34mm<0.025$98.73mm=22.47mm满足要求，沉降深度可取16.50进行计算。

n

Es=

占=1301・53匕1335=3.58Mpa

"Ai/Esi898.645

由于po=1301.53kpaf=500kpa，查表得:

S=pss'=1.361X898.73=1301.53mm

ips=1.361o

所以，桩基础最终沉降量

5.4桩基软弱下卧层承载力验算

因为在持力层下有不存在软弱下卧层，无需进行下卧层承载力验算

六、桩承台设计

6.1承台设计

承台底钢筋混泥土保护层成厚度取70mm混凝土强度等级为C45,受力钢筋采用HRB335级钢筋，非受力钢筋取HPB235Nmax=6240kN,

Mmax=624kNm，fy=300N/mm2fc=21.1N/mm2ft=18.0N/mm2，

初步拟定承台厚1100mm

F=1.35Fk=1.35X6240=8424KN

M=1.35MK=842.4KN.M

扣除承台和其上填土自重后的桩顶竖向力设计值:

N=—=8424/4=2106KN

n

Nmax=N±MXmaT=2106KN±50.43KN

6.2承台受弯承载力计算

Mx=刀NiYi=2X2106X0.5=2106KN.M

As=Mx=

0.9fyh0

:

2106X06=7573mm2

0.9X300X1030

选用1328（As8005mm20.15%X220022007260mm2）沿平行y轴方向均匀布置

My=刀Nm=2X2256.43X0.4=1805.14KN.M

As=

0.9fyh0

=1805.14X106=0.9X300X1030

=6491mm2

选用1228（As7390mm20.15%X220022007260mm2）沿平行x轴方向均匀布置

6.3承台受冲切计算:

6.3.1柱对承台受冲切承载力计算

承台厚度H=0.9m,桩顶嵌入承台50mm承台底保护层厚度取70mn,计算截面处的有效高度

h0900-70830m。

冲切力

F=8424KN

冲垮比

入ox

aox

—ho

02

=X=0.194<0.2取0.2

1.03

by=

aoy

ho

竺=0.291

1.03

（>0.2）

0.84

冲切系数fcx==

Aox+0.2

0.84

0.2+0.2

=2.10

=1.711

_0.840.84

o==

Aoy+0.20.291+0.2

承台高度h=1100mm

爲=0.975

ft1.80N/mm

2[ox（beaoy）oy（hcdox）]hpfth0

=2X[2.10X（0.4+0.3）+1.711X（0.6+0.2）]X0.975X1800X1.03

=10263KN>Fl=8424kN（可以）

6.3.2角桩对承台的冲切

c1c20.6ma1x0.2ma1y0.3m

a

X1x=^=0.2/1.03=0.194<0.2取0.2

人丫=空=0.3/1.03=0.291h。

plx、=

0.56

入x+0.2

=0.56

=0.2+0.2

=1.40

By=

0.56=0.56

=1.141

入x+0.20.291+0.2

a1ya1x

[1x（C2）1y（C1——）]ftho

22

=[1.40X（0.6+0.15）+1.141X（0.6+0.1）]

=3427.5KN>Nmax=2256.43KN（可以）

X1800X1.03

6.3.3承台受剪切承载力验算

受剪切承载力截面高度影响系数hs计算:

hs

ho

11

80048004

Phs=（-°-）4=（7°°）4=0.939

h°1030

I—I截面:

Xx=九X=0.194<0.3取0.3

剪切系数：

B=1.75=1.75=「346

Aox+10.3+1

hsftb0h0=0.939X1.346X1800X2.2X1.03=5155kN>2Nmax=4512.86KN

满足要求

II—II截面：

取0.3

=1.75

Ay+1

1.75

0.3+1

=1.346

Ay=心二0.291<0.3

hsftboho=0.939X1.346X1800X2.2X1.03=5155kN>2Nmax=4512.86KN

满足要求

6.3.4承台局部受压验算

由于承台的混凝土强度等级为C45,桩的混凝土强度等级为C80,因此按《混凝土结构设计规范》对承台的局部受压承载力进行验算：

N0.9fcA

2

0.9fcA=0.9X21.1X3.14X200=2385.1kN>N=2106KN

满足要求

八、参考文献

【1】中华人民共和国国家标准•《建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）》•北京，中国建筑工业出版社，2002

【2】中华人民共和国国家标准•《建筑地基基础设计规范（GB5000—

2002）》•北京，中国建筑工业出版社，2002

【3】中华人民共和国国家标准•《混凝土结构设计规范（GB2001—

2002）》•北京，中国建筑工业出版社，2002

【4】丁星编著•《桩基础课程设计指导与设计实例》•成都：

四川大学建筑与环境学院，2006

【5】王广月，王盛桂，付志前编著•《地基基础工程》•北京：

中

国水利水电出版社，2001

【6】赵明华主编，徐学燕副主编•《基础工程》•北京：

高等教育出版社，2003

【7】陈希哲编著•《土力学地基基础》•北京：

清华大学出版社，2004

【8】熊峰，李章政，李碧雄，贾正甫编著•《结构设计原理》•北京：

科学出版社，2002